1200M3高炉中心变电所电气部分设计lxu.docx
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1、大连理工大学网络教育学院毕业论文(设计)模板网络教育育学院本科生毕毕业论文(设设计) 题目目:12000M33高炉中中心变电电所电气气部分设设计 学习习中心: 河北北唐山遵遵化奥鹏鹏学习中中心 层 次: 专专科起点点本科 专 业: 电电气工程程及其自自动化 年 级: 20110 年 春春 季 学 号:2000909961330000学 生: 梁梁迎辉 指导教师师: 黄天天云 完成日期期: 20112 年 1 月 2 日III1200M3高炉中心变电所电气部分设计内容摘要要电能是现现代工业业生产的的主要能能源和动动力.随随着现代代文明的的发展与与进步,社社会生产产和生活活对电能能供应的的质量和和
2、管理提提出了越越来越高高的要求求。工厂厂供电系系统的核核心部分分是变电电所。因因此,设设计和建建造一个个安全、经经济的变变电所,是是极为重重要的。此此工厂供供电设计计包括:负荷的的计算及及无功功功率的补补偿;变变电所主主变压器器台数和和容量、型型式的确确定;变变电所主主接线方方案的选选择;进进出线的的选择;短路计计算和开开关设备备的选择择;二次次回路方方案的确确定及继继电器保保护的选选择和整整定;防防雷保护护与接地地装置的的设计;车间配配电线路路布线方方案的确确定;线线路导线线及其配配电设备备和保护护设备的的选择;以及电电气照明明的设计计,还有有电路图图的绘制制。关键词:关键词:电能 变电所所
3、 变压压器 继继电器 目 录录内容摘要要I1 绪绪论11.1 工厂的发发展现状状与趋势势11.2 高炉用用主降变变电所的的研究背背景21.3 本次次论文的的主要工工作22 电电气设计计的主要要内容222.1 变电电所的总总体分析析及主变变选择222.2 电气气主接线线的选择择22.3 短路路电流计计算22.4 电气气设备选选择123 变变电所的的总体分分析及主主变选择择123.1 变电电所的总总体情况况分析1123.2 主变变压器容容量的选选择1443.3 主变变压器台台数的选选择1554 电电气主接接线设计计174.1 引言言174.2 电气气主接线线设计的的原则和和基本要要求1774.3
4、电气气主接线线设计说说明1885 短短路电流流计算2205.1 短路路计算的的目的2205.2 变电电所短路路短路电电流计算算206 结结论32参考文献献331 绪绪论1.1 工厂供供电的发发展现状状与趋势势工厂是工工业生产产的主要要动力能能源。工工厂供电电设计的的任务是是从电力力系统取取得电源源,经过过合理的的传输,变变换,分分配到工工厂车间间中的每每一个用用电设备备上。随随着工业业电气自自动化技技术的发发展,工工厂用电电量的迅迅速增长长,对电电能的质质量,供供电的可可靠行以以及技术术经济指指标等的的要求也也日益提提高。供供电设计计是否完完善,不不仅影响响工厂的的基本建建设投资资,运行行费用
5、和和有色金金属的消消耗量,而而且也反反映到工工厂供电电的可靠靠性和工工厂的安安全生产产上,他他与企业业的经济济效益,设设备和人人身安全全等是密密切相关关的。供电设计计的任务务是从厂厂区以外外的电网网取得电电源,并并通过厂厂内的变变配电中中心分配配到下厂厂的各个个供电点点。它是是工程建建设施下下的依抓抓,也是是日后进进行验收收及运行行维修的的依据。供供电设计计首先要要确定供供电系统统并进行行用电负负荷计算算,然后后将设计计的供电电系统图图及用电电容量向向供电部部门申请请。申请请用电容容量的大大小应满满足生产产需要,也也要考虑虑到节省省投资和和节约能能源,这这就要求求设计者者对对工工艺专业业和公用
6、用专业用用电负荷荷系数有有足够的的把握。在在设计计计算中除除了查找找资料外外,还必必须借助助于设计计者在实实践中长长期积累累的经验验数据。由由于机械械工厂车车间组成成类型多多,产品品、工艺艺日新月月异,对对供电要要求各不不相同,非非专业设设计院或或个体设设计者一一不了解解机械生生产工艺艺和生产产规律,要要作出好好的设计计,相对对来说要要困难些些。比如如机加工工车间,从从设备明明细表中中看出用用电电量量颇大,大大小设备备用电量量相差较较大,用用电特点点是短时时下作制制的设备备多,机机加工设设备辅助助传动电电机一般般仅工作作几秒钟钟,而停停歇时间间却达几几分钟、甚甚至几小小时。在在作负荷荷计算时时
7、对设备备下作时时间要了了解,并并把不同同的用电电设备按按组划分分确定其其计算功功率。工厂供电电工作要要很好地地为工业业生产服服务,切切实保证证工厂生生产和生生活用电电的需要要,并做做好节能能工作,就就必须达达到下列列基本要要求:安全 在在电能的的供应,分分配和使使用中,不不应发生生人身事事故和设设备事故故可靠 应应满足电电能用户户对供电电可靠性性即连续续供电的的要求优质 应应满足电电能用户户对电压压和频率率等质量量的要求求经济 供供电系统统的投资资要省,运运行费用用要低,并并尽可能能节约电电能和减减少有色色金属的的消耗量量此外,在在供电工工作中,应应合理的的处理局局部和全全局,当当前和长长远等
8、关关系,既既要照顾顾全局和和当前的的利益,又又要有全全局观点点,能顾顾全大局局,适当当发展。1.2 高炉炉用主降降压变电电所的研研究背景景根据国内内外大型型高炉发发展现状状,高炉炉供电系系统的可可靠性、稳稳定性越越来越受受人们关关注,稳稳定的电电源系统统高炉工工业生产产的支柱柱。本此此论文主主要介绍绍10000M33以上高高炉供电电系统设设计理念念及保护护整定计计算。1.3 本次次论文的的主要工工作 本论文文主要研研究 工工业10000MM3以上上高炉变变电所的的电气部部分设计计。本设设计说明明书共分分10章章,按照照供配电电设计程程序安排排章节的的顺序,并并根据安安全、经经济、可可靠、灵灵活
9、的主主导思想想来设计计。主要要内容有有:原始始资料、变变电所所所址的选选择、负负荷计算算、无功功补偿、主主变压器器的选择择、主接接线设计计与短路路电流计计算、电电气设备备的选择择、变电电所布置置与结构构、及继继电保护护选择整整定等。由于我的的水平有有限设计计中难免免会有疏疏忽或错错误之处处,请各各位老师师批评指指正。472 电电气设计计的主要要内容电气设计计包括强强电和弱弱电两部部分,强强电部分分的设计计内容主主要包括括:变配配电系统统、电力力和照明明系统、防防雷接地地系统等等。一般般来说,变变配电系系统主要要包括:高低压压系统、变变压器、备备用电源源系统等等;电力力系统主主要包括括电力系系统
10、配电电及控制制;照明明系统则则包括室室内外各各类照明明;防雷雷接地系系统包括括防雷电电波侵入入、防雷雷电感应应、接地地、等电电位联结结和局部部等电位位联结、辅辅助等电电位联结结等等。变电所是是电力系系统的重重要组成成部分。变变电所电电气一次次部分设设计包括括变电所所总体分分析、主主变选择择、电气气主接线线设计、短短路电流流计算、电电气设备备选择、配配电装置置和总平平面设计计等。2.1 变电电所的总总体分析析及主变变选择变电所主主要负责责两座112000M3高高炉供电电,根据据该地区区电力部部门运行行状况,采采用100KV降降压变电电所,两两路主电电源进线线采用电电缆供电电,100KV母母线进行
11、行分段,中中间靠母母联柜分分开I、III段母母线,增增加无功功补偿装装置,高高压断路路器采用用直流操操作机构构,高压压柜采用用KYNN28型型。整个个高炉低低压系统统采用AAC3880V三三相五线线供电系系统,变变压器采采用S99系列,共共分为以以下几个个变电所所:中心心变电所所、水系系统变电电所、冲冲渣变电电所和主主控楼变变电所。2.2 电气气主接线线的选择择电气主接接线是发发电厂变变电所的的主要环环节,电电气主接接线直接接影响运运行的可可靠性、灵灵活性,它它的拟定定直接关关系着全全厂(所所)电气气设备的的选择、配配电装置置的布置置、继电电保护、自自动装置置和控制制方式的的确定,是是变电站站
12、电气部部分投资资大小的的决定性性因素。变电所的的主接线线是由各各种电气气设备及及其连接线组成,用用以接受受和分配配电能,是是供电系系统的组组成部分分。它与与电源回路路数、电压和负荷的大大小、级级别以及及变压器器的台数数、容量量等因素素有关,所以以变电所的的主接线线有多种种形式。确定变电所的主接线对变电所电气设备的选择、配电装置的配置及运行的可靠性等都有密切的关系,是变电所设计的重要任务之一。(1)线线路变压压器接线当供电电电源只有有一回路路,变电电所装设单单台变压器时,宜采采用线路变压压器组接线。如图41所示。变电所的的变压器的的高压侧侧可以装设设隔离开关关QS、高高压跌落式式熔断器FU或高高
13、压断路路器QF受电,装设哪种种设备合适适视具体情情况而定。线路变压器组接线方式的的优点是接线简简单,使使用的设设备少,基基建投资资省。缺缺点是供电可靠靠性低。当主接线中任一设备发生故障或检修时,全部负荷都将停电。所以,这种接线方式多用于仅有二、三级负荷的变电所,如大型企业的车间变电所和小型用电单位的10KV变电所等。图5-11 线线路变压压器组结结线(2)桥桥式接线为了保证证对一、二二级负荷进行可靠靠供电,在在企业变变电所中中广泛采用用有两回路路电源受电和装设两两台变压器的的桥式主接接线。桥桥式接线分为内桥桥、外桥和全桥三种,其其接线如如图42所示。图5-22 桥桥式结线线图中WLL1和WL2
14、为两回电源线路,经过过断路器器QF1和QF2分别接至变压器T1和T2的高压侧侧,向变电所送送电。断路器QF3犹如桥一样将两两回线路联联在一起起,由于于断路器QF3可能位位于线路路断路器器QF1、QF2的内侧或外外侧,故又又分为内内桥和外外桥接线。(3)单单母线分段式式结线母线采用用断路器分分段比用用隔离开开关操作作方便,运行灵活,可实现自动切换以提高供电的可靠性。一般只在出线较少,供电可靠性要求不高时为了经济才采用隔离开关作为母线的联络开关。单母线分分段比双双母线所用设备备少,系系统简单单、经济,操操作安全全。(4)双双母线结线线变电所每每回进、出线通通过隔离离开关可以以接在任任何一段段母线上
15、上,两母线之间间用断路器联络。因因此不论论那一段段与母线线同时发生故故障,都都不影响响对用户的供电,故故可靠性性高,运运行灵活。缺缺点是设备投资多,结线线复杂,操作作安全性性较差。这种结线主要要用与负负荷容量量大,可可靠性要要求高,进、出线回路多的重要变电所。2.3 短路路电流计计算2.3.1 短短路电流流的基本本概念在供电系系统中,出出现次数比较多的严重事事故是短短路。所所谓短路是是指供电电系统中中一切不不正常的的相或相相与地(中中性点接地系系统)在电气上被被短接。2.3.1.11 短路路的原因因及类型型 国民民经济各各部门的的正常生生产及人人民的正正常生活活要求供供电系统统保匠持持续、安安
16、全、可可靠地运运行。但但是由于各各种原因因,系统统会经常常地出现现故障,使使正常运运行状态态遭到破破坏。 短短路是系系统常见见的严重重故障。所所谓短路路,就是是系统中中各种类类型不正正常的相相与相之之间或相相与地之之间的短短接。系系统发生生短路的的原因很很多,主主要有: (1)电气设设备、元元件的损损坏。如如:设备备绝缘部部分自然然老化或或设备本本身有缺缺陷,正正常运行行时被击击穿短路路;以及及设计、安安装、维维护不当当所造成成的设备备缺陷最最终发展展成短路路等。 (2)自自然的原原因。如如:气候候恶劣,由由于大风风、低温温导线覆覆冰引起起架空线线倒杆断断线;因因遭受直直击雷或或雷电感感应,设
17、设备过电电压,绝绝缘被击击穿等。 (3)人为事故。如:工作人员违反操作规程带负荷拉闸,造成相间弧光短路;违反电业安全工作规程带接地刀闸合闸,造成金屑性短路,人为疏忽接错线造成短路或运行管理不善造成小动物进入带电设备内形成短路事故等等。2.3.2 短短路的危危害发生短路路时,由于于系统中中总阻抗抗大大减减小,因因而短路路电流可能能达到很大大的数值。强大大的短路路电流所产生的热和电动力效效应会使电气设设备遭到到破坏。短短路点的电弧可能能烧毁电电气设备备。短路路点附近的的电压显显著降低低,使供供电受到到严重影响或被迫迫中断。若在在发电厂附附近发生短路路,还可能能使全电电力系统统运行接接裂,引引起严重
18、后果果。不对对称接地地短路所所造成的的零序电电流,会在在邻近的的通讯线线路内产产生感应电电势,干干扰通讯讯,亦可可能危及及人身和和设备的安安全.短路种类类示意图代表符号号性质三相短路路K(3)三相同时时在一点短接,属属于对称称短路两相短路路K(2)两相同时时在一点短接,属属于不对对称短路路两相接地地短路K(1.1)在中性点点直接接接地系统统中,两相在不不同地点点与的短短接单相接地地短路K(1)在中性点点接地系系统中,一一相与地地短接表611短路的的种类2.3.3 短路路计算的的常用公公式电力系统统阻抗:(6-11)线路阻抗抗: (6-2)变压器阻阻抗:(6-33)三相短路路电流:高压侧: (6
19、6-4)低压侧:三相短路路容量:(6-55)高压侧:(6-66)低压侧:三相短路路容量:(6-77)2.4 电气气设备选选择变点所的的电气设设备种类类很多,目目的是使使所采用用的电气气设备无无论在正正常情况况或故障障情况下均能能安全、可可靠地工工作和经经济合理理地运行。2.4.1 电电气设备备选择的的原则供配电系系统中的的电气设设备的选选择,既既要满足足在正常常工作时时能安全全可靠运运行,同同时还要要满足在在发生短短路故障障时不至至产生损损坏,开开关电器器还必须须具有足足够的断断流能力力,并适适应所处处的位置置(户内内或户外外)、环环境温度度、海拔拔高度,以以及防尘尘、防火火、防腐腐、防爆爆等
20、环境境条件。 电气设备选择的一般原则主要有以下几条: (1)按工作环境及正常工作条件选择电气设备。 1)根据设备所在位置(户内或户外)、使用环境和工作条件,选择电气设备型号。 2)按工作电压选择电气设备的额定电压。 3)按最大负荷电流选择电气设备的额定电流。 电气设备的额定电流IN应不小于实际通过它的最大负荷电流Imax(或计算电流Ij),即 INImax 或INIj(71) (2)按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定。 为保证电气设备在短路故障时不至损坏,按最大可能的短路电流校验电气设备的动稳定和热稳定。动稳定:电气设备在冲击短路屯流所产生的电动力作用下,电气设备不至损坏。热稳定:电气设备
21、载流导体在最大隐态短路屯流作用下,其发热温度不超过载流导体短时的允许发热温度。 (3)开关电器断流能力校验。 断路器和熔断器等电气设备担负着可靠切断短路电流的任务,所以开关电器还必须校验断流能力,开关设备的断流容量不小于安装地点最大三相短路容量。2.4.2 母母线的选选择(1)材材料及形形状的选择母线有铜铜、铝、钢钢等,铜的导线电电率高,抗抗腐蚀;铝质轻轻、价廉廉。在选选择母线材料时,应遵循“以铝代铜”的技技术政策。(2)母母线截面面积的选择变电所汇汇流母线截截面,一一般按长长时最大大工作电电流选,用电流条件校验其动、热热稳定性性。但对对平均负荷较大的母母线则按经济电电流密度度选。2.4.3
22、仪仪用互感感器选择择电流互感感器按使使用地点点,电网电压与与长期最最大负荷电流来选择择,并按按短路条条件校验动动、热稳稳定性。此此外还应应根据二二次设备备要求选择电电流互感感器的精精确等级级,并按按二次阻阻抗对精确等等级进行校校验。(1)额额定电压应应大于或或等于电电网电压;(2)原原边额定电流应应大于或或等于(1.21.5)倍的长时最大工作电流,即I1n(1.221.55)I.arrm(7-3)(3)电电流互感感器的精精确等级级应于二二次设备备的要求求相适应应。本设计中中选用电电流互感感器的型型号为LLQJ-10-0.55/1-4000型电流流互感器器。2.4.4本变变电所电电气设备备选择根
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